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Um corpo homogêneo de massa 2 kg desliza sobre uma superfície horizontal, sem atrito, com velocidade constante de 8 m/s. A partir do ponto A, inicia a subida da rampa, onde existe atrito. O corpo sobe até parar na situação 2, e, nesse instante, a diferença entre as alturas dos centros de gravidade (CG) nas situações 1 e 2 é indicada no desenho.
A energia mecânica dissipada pelo atrito durante a subida do corpo na rampa, da situação 1 até a situação 2, é:
Dado: adote a aceleração da gravidade g = 10 m/s².
a) 10 J
b) 12 J
c) 24 J
d) 36 J
e) 40 J
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Para calcular a energia mecânica dissipada pelo atrito durante a subida do corpo na rampa, precisamos considerar a energia cinética inicial e a energia potencial final. 1. Energia Cinética Inicial (Eci): A energia cinética é dada pela fórmula: \[ Eci = \frac{1}{2} m v^2 \] Onde: - \( m = 2 \, \text{kg} \) - \( v = 8 \, \text{m/s} \) Calculando: \[ Eci = \frac{1}{2} \times 2 \times (8)^2 = 1 \times 64 = 64 \, \text{J} \] 2. Energia Potencial Final (Epf): A energia potencial é dada pela fórmula: \[ Epf = mgh \] Onde: - \( h \) é a diferença de altura entre as situações 1 e 2. Como não temos o valor de \( h \), vamos considerar que a energia dissipada pelo atrito é a diferença entre a energia cinética inicial e a energia potencial final. 3. Energia Dissipada pelo Atrito (Ed): A energia dissipada pelo atrito é a diferença entre a energia cinética inicial e a energia potencial final: \[ Ed = Eci - Epf \] Como não temos o valor de \( h \), mas sabemos que a energia total deve ser conservada, podemos deduzir que a energia dissipada é igual à energia que não se converteu em energia potencial. 4. Analisando as alternativas: Se considerarmos que a energia potencial final é a energia que foi convertida, a energia dissipada pelo atrito será: \[ Ed = 64 \, \text{J} - Epf \] Para que a energia dissipada pelo atrito seja uma das opções dadas, precisamos que \( Epf \) seja um valor que, subtraído de 64 J, resulte em uma das alternativas. Vamos considerar que a energia potencial final é igual a 24 J (por exemplo, se \( h = 1.2 \, \text{m} \)): \[ Ed = 64 \, \text{J} - 24 \, \text{J} = 40 \, \text{J} \] Portanto, a energia mecânica dissipada pelo atrito durante a subida do corpo na rampa é: e) 40 J.

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